DE4231821A1 - Steuereinrichtung für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung für Kraftfahr­ zeuge mit Bedienungselementen, durch die Betriebsvorgaben für eine Antriebsmaschine, ein wenigstens teilweise stufenlos verstellbares Getriebe und/oder Bremsen einstellbar sind und denen jeweils eine gesonderte, elektrische Sensorsignale ab­ gebende Abtastelektronik zur Erfassung der Einstellage der Bedienungselemente zugeordnet sind. Die Steuereinrichtung weist ferner wenigstens eine Elektronikeinheit auf, die ein­ zelnen oder mehreren Bedienungselementen zugeordnete Unter­ steuerkreise zur Verrechnung der Sensorsignale in Stellsigna­ le für die Ansteuerkreise der Antriebsmaschine und/oder des Getriebes enthält.

Insbesondere landwirtschaftliche, kommunale und Nutzfahrzeuge weisen neben ihren für den Fahrbetrieb erforderlichen Bedie­ nungselementen häufig eine Vielzahl weiterer Einstellelemen­ te, z. B. für vorn und hinten an das Fahrzeug anbaubare Ge­ räte auf. Die Vielzahl der Bedienungs- und Einstellelemente vermindert die Übersichtlichkeit und fordert von der Bedie­ nungsperson eine erhöhte Konzentration. Um die Bedienungs­ person nicht zu ermüden und ihre Aufmerksamkeit besonders auch für längere Einsätze zu fördern, ist es wünschenswert, die Anzahl der Bedienungselemente so gering wie möglich zu halten.

Die Sicherheit des Fahrzeuges auf der Straße und die auf das Fahrzeug bezogene Aufmerksamkeit der Bedienungsperson hängen wesentlich von der möglichst direkten Betätigung von Lenkrad, Brems- und Gaspedal durch die Bedienungsperson und dem direk­ ten Antwortverhalten des Fahrzeuges ab. Während die genannten Funktionen aus Sicherheitsgründen der Bedienungsperson nicht entzogen werden sollten, gibt es andere Bedienungsfunktionen und -elemente, die einer Automatisierung zugänglich sind, wie z. B. die Schaltung von Automatikgetrieben in Personen- und Nutzfahrzeugen.

Bei landwirtschaftlichen Maschinen und Ackerschleppern kom­ men zum Fahrantrieb weitere Leistungsabnehmer hinzu, wie z. B. die Zapfwellenantriebe für die vorn und hinten am Fahrzeug anbaubaren Geräte. Die Anforderungen an die Bedienungsperson steigen hierbei insofern weiter an, als jeder Leistungsabneh­ mer in bezug auf alle anderen Leistungsabnehmer optimal ein­ gestellt werden sollte. Dies ist keine einfache Aufgabe für die Bedienungsperson und stellt für die Automatisierung kein triviales Problem dar.

Durch die deutsche Patentanmeldung P 4219050.9 wurde daher eine Bedienungsoberfläche für die konsolidierte Ansteuerung der Antriebsmaschine eines Fahrzeuges und eines dieser nach­ geschalteten, wenigstens teilweise stufenlos verstellbaren Getriebes vorgeschlagen, bei der die Antriebsmaschine und das Getriebe jeweils eigene Ansteuerungen aufweisen. Die Bedie­ nungsoberfläche wird als die Vereinigung der Bedienungsele­ mente einschließlich der Verknüpfungslogik zwischen den Be­ dienungselementen und den anzusteuernden Aggregaten angese­ hen. Die Bedienungsoberfläche weist eine erste Vorwahlein­ richtung (Handgas) zur Voreinstellung einer Grundlast bzw. einer Grunddrehzahl der Antriebsmaschine, die beispielsweise eine Zapfwelle unabhängig vom Fahrantrieb antreibt, eine zweite Vorwahleinrichtung (Joystick), durch die unabhängig von der Abtriebsdrehzahl der Antriebsmaschine eine gewünschte Fahr- bzw. Getriebeabtriebsgeschwindigkeit einstellbar ist, und wenigstens eine durch eine Bedienungsperson betätigbare Bedienungseinrichtung (Fußgaspedal, Bremspedal), durch die die Voreinstellung der Grundlast bzw. der Grunddrehzahl der Antriebsmaschine und/oder die Voreinstellung der Fahr- bzw. Getriebeabtriebsgeschwindigkeit im Betrieb veränderbar oder modulierbar ist. Die Sollwerterfassung kann elektronisch er­ folgen, indem ein Handgashebel, ein Joystick, das Bremspedal und das Fußgaspedal je mit elektrischen Gebern versehen sind, die elektrische Signale entsprechend dem jeweiligen Betäti­ gungsausschlag an eine elektronische Steuereinheit abgeben. Ferner kann die Steuereinheit die Schaltzustände von Mikro­ schalter, durch die die Arbeitsmodi des Handgashebels und des Joystick einstellbar sind, sowie die Istwertsignale der Mo­ tor- oder Zapfwellendrehzahl und der Getriebeausgangs- oder Fahrzeuggeschwindigkeit erfassen.

Durch die Vielzahl der bei einer derartigen Bedienungsober­ fläche gegebenen Sensoren und Steuerkreise wird die Stör­ anfälligkeit erhöht.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird darin gese­ hen, bei einer Steuereinrichtung der eingangs genannten Art die Funktionalität des Fahrzeuges auch bei Ausfall von Steu­ erelementen oder Störungen bei der Verarbeitung von Steuer­ signalen zu gewährleisten.

Die Aufgabe wird ausgehend von dem Oberbegriff des Patentan­ spruches 1 durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Erfindungsgemäß weist die Elektronikeinheit Mittel auf, durch die die Sensorsignale und Untersteuerkreise auf Vorliegen ei­ nes Fehlerzustandes überprüfbar sind. Ferner sind Mittel vor­ gesehen, durch die bei Vorliegen eines Fehlerzustandes der betroffene Untersteuerkreis abgeschaltet und/oder ein Ersatz­ steuerkreis aktiviert wird. Dabei wertet der Ersatzsteuer­ kreis Sensorsignale einer anderen fehlerfrei arbeitenden Be­ dienungseinheit aus, um aus diesen ersatzweise geeignete Stellsignale für die Ansteuerkreise abzuleiten.

Ein Fehlerzustand liegt beispielsweise dann vor und wird als solcher durch die Elektronikeinheit erkannt, wenn ein Sensor­ signal oder das Ausgangssignal eines Untersteuerkreises unde­ finiert ist. Das undefinierte Signal resultiert aus der Bau­ art des Bedienungselementes und der zugehörigen Abtastelek­ tronik. Ein Signal ist z. B. undefiniert, wenn kein Signal vorliegt, ein Kurzschluß festgestellt wird oder das Signal nicht in einem vorgegebenen Intervall liegt. Ein Signalfehler kann auch durch Verwendung redundanter Abtastmittel zur Er­ fassung der Einstellage der Bedienungselemente und darauf aufbauende Plausibilitätsbetrachtungen festgestellt werden.

Die erfindungsgemäße Steuereinrichtung läßt eine sichere Be­ dienung des Fahrzeuges auch bei Ausfall elektrischer oder hy­ draulischer Komponenten zu, auch wenn dann die Bedienung eventuell eine reduzierte Funktionalität aufweist. Durch das System werden Ausfälle erkannt, und es wird für eine geeigne­ te Abhilfe gesorgt.

Alle Maßnahmen werden vorzugsweise automatisch in einem Log­ buch protokolliert und können später abgerufen werden. Sofern einige Funktionen nicht mehr einwandfrei arbeiten, wird die Bedienungsperson hiervon durch optische oder akustische Signale in Kenntnis gesetzt und gewarnt. Bei schwerwiegenden Fehlerzuständen wird der Bedienungsperson automatisch empfoh­ len, mit dem Fahrzeug, gegebenenfalls unter eingeschränkter Funktionalität, umgehend eine Werkstatt aufzusuchen oder das Fahrzeug abzustellen, um die Gefährdung von Fahrzeugkomponen­ ten zu vermeiden.

Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß als Bedienungselemente wenigstens eine Geschwindigkeits- Vorwahleinrichtung, beispielsweise nach Art eines Joysticks, und wenigstens ein Fußgaspedal mit zugeordneten Abtastelek­ troniken und Untersteuerkreisen vorgesehen sind. Dabei läßt sich durch die Geschwindigkeits-Vorwahleinrichtung unabhängig von der Antriebsmaschinendrehzahl eine gewünschte Getriebe­ abtriebsdrehzahl vorgeben, die unabhängig von der aktuellen Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges vorwählbar ist. Ferner ist durch das Fußgaspedal einerseits mittels seines zugeordneten Untersteuerkreises eine elektrische Übersteuerung der Vor­ wahleinstellung der Getriebeabtriebsdrehzahl und andererseits eine unmittelbare, beispielsweise mechanische oder hydrauli­ sche Beeinflussung der Antriebsmaschinendrehzahl möglich. Bei Vorliegen eines Fehlerzustandes der dem Fußgas und/oder der Geschwindigkeits-Vorwahleinrichtung zugeordneten Abtastelek­ tronik und/oder eines zugeordneten Untersteuerkreises setzt die Elektronikeinheit die von dem oder den Untersteuerkreisen abgegebenen Stellsignale auf konstante Werte, beispielsweise auf Null. Ferner wird ein Ersatzregelkreis aktiviert, der Än­ derungen der Antriebsmaschinendrehzahl infolge einer Fußgas­ betätigung erfaßt und das Getriebe derart ansteuert, daß die Antriebsmaschinendrehzahl als Kriterium für eine Änderung der Getriebeabtriebsdrehzahl herangezogen wird.

Dieser Lösung zufolge ist auch bei Auftreten eines Fehlerzu­ standes in der Fußgaspedalelektrik, der Geschwindigkeits-Vor­ wahlelektrik oder auch bei Totalausfall der Sensorik bzw. der Verkabelung die Getriebeabtriebsdrehzahl nicht lediglich von der Einstellung der Geschwindigkeits-Vorwahleinrichtung ab­ hängig, sondern kann durch eine Betätigung des Fußgaspedales übersteuert werden, wobei die Getriebeabtriebsdrehzahl mit zunehmender Motordrehzahl ansteigt. Durch die Erfassung der durch das Fußgaspedal unmittelbar, z. B. auf mechanische oder hydraulische Weise beeinflußbaren Antriebsmaschinendrehzahl als Getriebeeingangsgröße, die mit den von der Geschwindig­ keits-Vorwahleinrichtung herrührenden Sensorsignalen zu einem Stellsignal für das Getriebe verarbeitet wird, sind eine si­ chere Bedienung und die Funktionstüchtigkeit des Fahrzeuges sichergestellt, auch wenn eventuell die Funktionalität redu­ ziert ist. Die Funktionalität des Fahrzeuges stellt sich bei Auftreten eines Fehlers somit dar wie bei einem konventionel­ len Fahrzeug, das keine Geschwindigkeits-Vorwahlelektrik und Fußgaselektrik aufweist. Sie bleibt im kompletten Geschwin­ digkeitsbereich über Fußgas und Bremse weiterhin erhalten. Bei Ausfall lediglich der Fußgaselektrik kann mit der Ge­ schwindigkeits-Vorwahleinrichtung nach wie vor jede beliebige Fahrzeuggeschwindigkeit eingestellt werden. Bei Ausfall der Geschwindigkeits-Vorwahlelektrik muß ein Reverser auch bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit von Null km/h zwischen Vor­ wärts- und Rückwärtsfahrt unterscheiden können. Das Bedie­ nungselement für die Reverserfunktion sollte daher vorzugs­ weise als Kippschalter ausgeführt sein.

Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß als Bedienungselemente wenigstens eine Antriebsma­ schinendrehzahl-Vorwahleinrichtung (Handgashebel), der wahl­ weise eine Abtastelektronik und ein Untersteuerkreis zuge­ ordnet ist, und wenigstens ein Fußgashebel, dem eine Abtast­ elektronik und ein Untersteuerkreis zugeordnet ist, vorgese­ hen sind. Durch die Antriebsmaschinendrehzahl-Vorwahlein­ richtung ist eine gewünschte Antriebsmaschinendrehzahl ein­ stellbar, und durch das Fußgaspedal ist mittels des zugeord­ neten Untersteuerkreises eine Übersteuerung der Voreinstel­ lung der Antriebsmaschinendrehzahl möglich. Bei Vorliegen ei­ nes Fehlerzustandes der dem Fußgashebel oder der Antriebsma­ schinendrehzahl-Vorwahleinrichtung zugeordneten Abtastelek­ tronik und/oder dem jeweils zugeordneten Untersteuerkreis setzt die Elektronikeinheit die von einem der Untersteuer­ kreise abgegebenen fehlerhaften Ausgangssignaie auf einen konstanten Wert, beispielsweise auf Null. Ein Ersatzregel­ kreis wird aktiviert, der ein Stellsignal für die Antriebsma­ schinendrehzahl aus dem fehlerfrei arbeitenden Untersteu­ erkreis ableitet.

Gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltung sind als Bedienungselemente wenigstens eine Geschwindigkeits-Vorwahl­ einrichtung, beispielsweise nach Art eines Joysticks, und we­ nigstens eine Reversiereinrichtung mit zugeordneten Abtast­ elektroniken und Untersteuerkreisen vorgesehen. Durch die Geschwindigkeits-Vorwahleinrichtung ist unabhängig von der Antriebsmaschinendrehzahl eine gewünschte Getriebeabtriebs­ drehzahl zwischen einer maximalen Vorwärts- und einer maxi­ malen Rückwärtsgeschwindigkeit vorwählbar. Durch die Rever­ siereinrichtung ist die jeweilige Fahrtrichtung bei vorgebba­ rer Fahrzeugsollgeschwindigkeit umkehrbar. Bei Vorliegen eines Fehlerzustandes der der Reversiereinrichtung oder der Geschwindigkeits-Vorwahleinrichtung zugeordneten Abtastelek­ tronik und/oder des jeweils zugeordneten Untersteuerkreises unterdrückt die Elektronikeinheit die von einem der Unter­ steuerkreise abgegebenen fehlerhaften Stellsignale und akti­ viert durch einen Ersatzregelkreis den fehlerfrei arbeitenden Untersteuerkreis als ausschließlichen Vorwärts-Rückwärts-Um­ schalter.

Eine weitere erfindungsgemäße Ausgestaltung sieht vor, daß als Bedienungselemente wenigstens ein Bremspedal, dem eine Abtastelektronik und ein Untersteuerkreis zugeordnet sind, vorgesehen ist. Die Elektronikeinheit wertet das gewonnene Bremssignal derart aus, daß in einem ersten Betätigungsbe­ reich der Fußbremse die Übersteuerung einer Voreinstellung der Getriebeabtriebsdrehzahl im Sinne einer Geschwindigkeits­ reduzierung (Retarder) erfolgt und mit Überschreiten eines Schwellwertes, bei dem die Wirkung der Betriebsbremsen ein­ setzt, das Getriebe geöffnet wird.

Der von der dem Bremspedal zugeordneten Abtastelektronik ge­ meldete Pedalweg wird von dem zugehörigen Unterprogramm in einen Geschwindigkeitswert umgerechnet. Dieser Wert wird ei­ ner, beispielsweise durch einen Joystick vorgewählten Ge­ schwindigkeit überlagert, um einen reduzierten Sollwert für die Getriebeeinstellung zu bilden. Bei Betätigung des Brems­ pedals bis zu einem definierbaren Schwellwert erfolgt die Bremswirkung über den Retarderbetrieb des Getriebes. Dabei bleibt das Getriebe geschlossen und steht mit den Antriebsrä­ dern in Verbindung. Der Retarderbetrieb erlaubt eine Reduzie­ rung der voreingestellten Getriebeabtriebsgeschwindigkeit. Bei Überschreiten des Schwellwertes wird das Getriebe geöff­ net und die Bremsfunktion geht vom Retarderbetrieb auf die Hauptbremsen des Fahrzeuges über, so daß eine Abbremsung wie bei konventionellen Fahrzeugen erfolgt. Die Bremsfunktion steht unter der ausschließlichen Kontrolle des Fahrers.

Der Bremsvorgang in der Hauptbremsanlage eines Ackerschlep­ pers kann, wie in der DE-OS 38 37 650 beschrieben wurde, in eine Füllphase und eine Druckphase aufgeteilt sein. Der Wechsel vom Retarderbetrieb zum Hauptbremsenbetrieb fällt vorzugsweise mit diesem Übergang zusammen. Diese Überlagerung der Bremswirkungen von Retarder und Hauptbremse ermöglichen ein ruckfreies Bremsen.

Der ruckfreie Übergang zwischen Retarder- und Hauptbremsenbe­ trieb läßt sich vorzugsweise auch dadurch verbessern, daß das Getriebe beim Bremsbetrieb geöffnet, d. h. von den Antriebs­ rädern getrennt und synchron zur Fahrzeuggeschwindigkeit mitgeführt wird. Damit ist es jederzeit in der Lage, über­ gangslos zu schließen.

Vorzugsweise steht wenigstens ein Bremspedal mit wenigstens einem Bremslichtschalter in Verbindung. Bei Vorliegen eines Fehlerzustandes der dem Bremspedal zugeordneten Abtastelek­ tronik und/oder dem zugeordneten Untersteuerkreis setzt die Elektronikeinheit die Retarderfunktion des Getriebes außer Betrieb und aktiviert einen Ersatzsteuerkreis, der das Brems­ lichtsignal als Initialereignis zur Öffnung des Getriebes ansieht.

Der Umschaltpunkt zwischen Retarder- und Bremsbetrieb benö­ tigt keine zusätzlichen Redundanzen, da bei Ausfall des Re­ tarders die Sicherheitsfunktionen greifen und die Funktio­ nalität des Fahrzeuges erhalten bleiben.

Anhand der Zeichnung werden nachfolgend die Erfindung sowie weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen und Ausge­ staltungen der Erfindung näher beschrieben und erläutert.

Die einzige Figur zeigt das Blockdiagramm einer erfindungsge­ mäßen Steuereinrichtung. Als Bedienungselemente sind ein Handgashebel 10, ein Fußgashebel 12, ein Joystick 14 mit Mi­ kroschalter 16, eine Reversiereinrichtung 18 und als Bremspe­ dalanordnung 20 ein linkes und ein rechtes Bremspedal 20a, 20b dargestellt. Alle von diesen Bedienungselementen ausge­ henden Signale und Impulse werden von einer Elektronikein­ heit, auch Jobrechner 24 genannt, erfaßt. Der Jobrechner 24 verarbeitet diese Signale und Impulse mittels programmier­ barer Algorithmen und gibt sie an die Ansteuerkreise 26, 28 des stufenlos verstellbaren Getriebes 30 und der Antriebs­ maschine, auch Motor 32 genannt, weiter. Für diese Algorith­ men benötigte Meßdaten werden über ein serielles Bussystem 33 zur Verfügung gestellt.

Der Handgashebel 10 läßt sich in Pfeilrichtung verschwenken, wodurch eine gewünschte Motordrehzahl vorwählbar ist. Der vorgewählte Wert der Motordrehzahl ist durch Betätigung der Bremspedale 20 sowie des Fußgashebels 12 abänderbar. Durch einen nicht gezeigten Mikroschalter kann die Einflußnahme durch die Bremspedale 20 und den Fußgashebel 12 unterdrückt werden, so daß die Bremspedale 20 und der Fußgashebel 12 kei­ ne Auswirkung auf die Einstellung der Motordrehzahl haben. Der nicht gezeigte Mikroschalter dient damit der Umschaltung zwischen einem Vorwahlmodus, bei dem die durch den Handgashe­ bel 10 eingestellte Motordrehzahl durch Betätigung der Brems­ pedale 20 oder des Fußgashebels 12 beeinflußbar ist, und ei­ nem Konstantmodus, bei dem keine solche Beeinflussung im Sinne einer Motordrehzahlerhöhung zugelassen ist. Näheres hierzu geht aus der deutschen Patentanmeldung P 4219050.9 hervor.

Grundsätzlich kann der Handgashebel 10 auf mechanische Weise mit der Motordrehzahlstelleinrichtung, beispielsweise der Einspritzpumpe verbunden sein. Im dargestellten Ausführungs­ beispiel wird der Schwenkwinkel des Handgashebels 10 jedoch durch ein Potentiometer 34 erfaßt und durch einen Analog- Digital-Wandler 36 dem Jobrechner 24 zugeführt. Ferner ist im Bereich des Schwenkweges des Handgashebels 10 ein Schalter 38 befestigt, der bei Auslenkung des Handgashebels 10 eine Schaltfunktion an den Jobrechner 24 meldet. Der Jobrechner 24 errechnet aus den Eingangssignalen des Handgashebels 10 einen Motordrehzahlsollwert. Ferner stellt der Jobrechner 24 mit einem Unterprogramm (Untersteuerkreis) fest, ob die Eingangs­ signale fehlerfrei sind. Ein Fehlerzustand liegt beispiels­ weise dann vor und wird als solcher durch das Unterprogramm erkannt, wenn das Eingangssignal undefiniert ist, d. h., wenn die Signalleitung beispielsweise offen ist, einen Kurzschluß aufweist, wenn das Signal nicht in einem vorgegebenen Inter­ vall liegt oder mit dem Signal des Schalters 38 im Wider­ spruch steht.

Die Motordrehzahl kann zusätzlich über eine mechanische Ver­ bindung 40 mit dem Fußgashebel 12 verändert werden.

Die Motordrehzahl entspricht der Getriebeeingangsdrehzahl. Das stufenlos einstellbare Getriebe 30 reguliert die Getrie­ beabtriebsdrehzahl, die der Fahrzeuggeschwindigkeit ent­ spricht, unabhängig von der Getriebeeingangsdrehzahl. Die gewünschte Solldrehzahl des Getriebeabtriebs wird durch eine Geschwindigkeits-Vorwahleinrichtung, die hier als Joystick 14 ausgebildet ist, eingestellt. Die eingestellte Geschwindig­ keit fährt das stufenlos verstellbare Getriebe 30 mittels seines Ansteuerkreises 28 selbsttätig an. Es kann innerhalb des kompletten Geschwindigkeitsbereichs für Vorwärts- als auch Rückwärtsfahrt voreingestellt werden. Der Voreinstell­ wert kann mit dem aktuellen Geschwindigkeitswert permanent auf einer Anzeige 44 dargestellt werden.

Der durch den Joystick 14 eingestellte Geschwindigkeitswert kann zusätzlich über den Fußgashebel 12 einerseits und die Bremspedale 20 im Retardermodus andererseits beeinflußt wer­ den. Im Bereich des Joysticks 14 befindet sich ein Mikro­ schalter 16, durch den diese Einflußnahmen über den Fußgashe­ bel 12 und die Bremspedale 20 unterdrückt werden können. Der Mikroschalter 16 dient der Umschaltung zwischen einem Vor­ wahlmodus, bei dem die durch den Joystick 14 eingestellte Getriebeabtriebsdrehzahl durch Betätigung des Fußgashebels 12 beeinflußbar ist, und einem Konstantmodus, bei dem keine solche Beeinflussung im Sinne einer Erhöhung der Getriebeab­ triebsdrehzahl zugelassen ist, so daß die durch den Joystick 14 eingestellte Sollgeschwindigkeit als konstant programmiert ist. Bei konstant programmierter Getriebeabtriebsdrehzahl kann der durch den Joystick 14 eingestellte Drehzahlwert nur über die Hauptbremse moduliert werden. Näheres hierzu geht aus der deutschen Patentanmeldung P 4219050.9 hervor.

Der Fußgashebel 12 beeinflußt einerseits über die mechanische Verbindung 40 den Motor 32 und andererseits über die Sensorik 46, 48, 50, 52, 54, den Jobrechner 24 und den Ansteuerkreis 28 das Getriebe 30. Das Fußgas erlaubt eine Steigerung der durch den Joystick 14 voreingestellten Getriebeabtriebsdreh­ zahl. Ist durch den Mikroschalter 16 der Konstantmodus einge­ stellt, so wird durch das Fußgas ausschließlich die Motor­ drehzahl beeinflußt. Dies ermöglicht eine Steigerung der Drehzahl bei gleichbleibender Fahrzeuggeschwindigkeit und ist insbesondere bei Zapfwellenbetrieb vorteilhaft.

Die Einstellage des Fußgashebels 12 wird durch zwei Potentio­ meter 46, 48 und nachgeordnete Analog-Digital-Wandler 50, 52 erfaßt, durch ein Unterprogramm ausgewertet und dem Jobrech­ ner 24 zugeführt, welcher die Meßwerte in einen Geschwindig­ keitsbetrag umrechnet. Dieser Betrag wird dem durch den Joystick 14 vorgewählten Geschwindigkeitsbetrag überlagert, so daß eine Geschwindigkeitssteigerung erzielt werden kann. Ist durch den Mikroschalter 16 der Konstantmodus eingestellt, so wird die elektronische Verbindung zum Getriebe 30 außer Kraft gesetzt bzw. der von der Fußgasbetätigung resultierende Geschwindigkeitswert auf Null gesetzt.

Ferner ist ein Schalter 54 vorgesehen, der bei einer bestimm­ ten Fußgaspedalstellung ein Schaltsignal an den Jobrechner 24 abgibt. Die beiden Potentiometer 46, 48 erlauben eine redun­ dante Erfassung der Fußgaspedalstellung. Das Unterprogramm (Untersteuerkreis) der Fußpedalelektronik stellt anhand unde­ finierter oder außerhalb von vorgebbaren Grenzen liegender Signale, eines offenen Meßkreises, eines Kurzschlusses, dem Vorliegen unterschiedlicher Informationen durch die beiden Potentiometer und/oder anhand von Plausibilitätsbetrachtungen und dergleichen fest, ob Fehler der Signalerfassung oder ein Totalausfall der Fußpedalelektronik vorliegen.

Die Ausgangssignale des Joysticks 14 werden über einen Multi­ plexer 42 dem Jobrechner 24 zugeführt und durch ein Unterpro­ gramm (Untersteuerkreis) ausgewertet. Während der Betätigung des Joysticks 14 liegen am Eingang des Jobrechners 24 digita­ le Signale an, die im Jobrechner 24 in einen Geschwindig­ keitswert umgerechnet werden. Dieser Geschwindigkeitswert wird auf einer Anzeige (Display) 44 angezeigt und dem Getrie­ be 30 als Sollwertgeschwindigkeit gemeldet. Der Jobrechner 24 ermittelt anhand des Unterprogrammes, ob ein Fehler bzw. Totalausfall in der Joystickelektronik vorliegt. Die Fehler­ erkennung erfolgt beispielsweise durch Prüfung, ob ein of­ fener Kreis, ein Kurzschluß oder undefinierte Signale vorlie­ gen oder anhand von Plausibilitätsbetrachtungen.

Die Reversiereinrichtung 18 dient der Umschaltung zwischen Vorwärts- und Rückwärtsfahrt. Dabei bleibt der voreingestell­ te Geschwindigkeitswert weiterhin gültig. Die Reversierein­ richtung 18 enthält im wesentlichen einen Schalter mit drei Schaltstellungen: Vorwärts, Neutral, Rückwärts. In Stellung Neutral hat die Reversiereinrichtung 18 keinen Einfluß auf die Steuerung, und über den Joystick 14 läßt sich der kom­ plette Geschwindigkeitsbereich von maximaler Vorwärts- bis maximaler Rückwärtsgeschwindigkeit vorwählen. Bei Betätigung der Reversiereinrichtung in die Stellung Vorwärts oder Rück­ wärts steht über den Joystick 14 nur der Geschwindigkeitsbe­ reich in der durch die Reversiereinrichtung 18 vorgegebenen Richtung zur Verfügung.

Das Signal der Reversiereinrichtung 18 wird über eine Abtast­ elektronik 55 dem Jobrechner zugeführt, welcher durch ein Un­ terprogramm (Untersteuerkreis) ein Fehlererkennungsprogramm aktiviert. Durch die Abtastelektronik 55 erfolgt eine Ein­ grenzung der Reversierfunktion in einen sinnvollen Geschwin­ digkeitsbereich. Ferner kann durch den Jobrechner 24 der zeitliche Ablauf der Umschaltung gesteuert werden, wobei eine Unterstützung durch Fußgas und Bremse erfolgen kann. Die Reversiereinstellung wird auf einer unabhängigen Vorwärts- und Rückwärtsfahrtanzeige 44 dargestellt. Die von der Rever­ siereinrichtung 18 ausgehenden Signale werden von dem Job­ rechner 24 empfangen. Dieser meldet dem Getriebe die jeweils gültige Fahrtrichtung oder veranlaßt die Routine der Fahrt­ richtungsumkehr.

Die beiden mechanisch miteinander verbindbaren Bremspedale 20a, 20b stehen über hydraulische Leitungen 56 und nicht näher dargestellte Bremsventile mit den Hauptbremsen 58 des Fahrzeuges in Verbindung, durch die eine Abbremsung der an­ getriebenen Achse 60 erfolgt. Die Stellung der Bremspedale 20a, 20b wird durch je ein Potentiometer 62, 64 mit nach­ geordnetem Analog-Digital-Wandler 66, 68, einen Umschalt­ punktschalter 70, einen Schwellwertschalter 72 und je einen Bremslichtschalter 74, 76 erfaßt und dem Jobrechner 24 mitge­ teilt. Aus diesen Meßwerten und Signalen ermittelt ein Unter­ programm (Untersteuerkreis) des Jobrechners 24, ob ein Sig­ nalfehler (offener Kreis, Kurzschluß, unterschiedliche Infor­ mationen durch die beiden Potentiometer, Plausibilitätsbe­ trachtungen) vorliegt. Mit den beiden Potentiometern 62, 64 werden zwei unabhängige Pedalstellungssignale erzeugt. Wenn sich die beiden Signale unterscheiden, kann durch den Job­ rechner 24 mit Hilfe des zusätzlichen Umschaltpunktschalters 70 und des Schwellwertschalters 72 das jeweils korrekte Sig­ nal bestimmt werden. Durch den redundanten Aufbau der Stell­ signalgeber 62, 64, 70, 72, 74, 76 sowie dem Jobrechner 24 und dem Ansteuerkreis 28, die sich über das Bussystem 33 gegenseitig überwachen, ist die Erkennung eines Fehlers ge­ währleistet.

Die Bremslichtschalter 74, 76 sprechen an, sobald die Brems­ pedale 20 betätigt werden und schalten die Bremslichter 78, 80 ein. Der Jobrechner 24 entscheidet anhand der Stellung der Bremslichtschalter 74, 76, in welchem Modus (Lenk- oder Bremsmodus) sich die Bremsen befinden. Die Lenkbremsen werden auf herkömmliche Art und Weise realisiert. Im folgenden wird nur auf die Bremsfunktion bei mechanisch miteinander gekop­ pelten Bremspedalen 20a, 20b eingegangen.

Die Funktionalität der Bremse ist in einen Retarder- und einen Hauptbremsbereich unterteilt. Der Umschaltpunkt zwi­ schen diesen Bereichen wird dem Jobrechner 24 durch den Um­ schaltpunktschalter 70 signalisiert. Im Retarderbetrieb rechnet der Jobrechner 24 die Pedalstellungssignale in einen Geschwindigkeitswert um, der über das Bussystem 33 dem An­ steuerkreis 28 des Getriebes 30 mitgeteilt wird. Der Ansteu­ erkreis 28 veranlaßt eine entsprechende Reduzierung der Getriebeabtriebsdrehzahl. Bei Betätigung der Bremspedale 20 über den Umschaltpunkt hinaus öffnet das Getriebe 30, und die Bremsfunktion geht auf die Hauptbremsen 58 über.

Die Motordrehzahl und die Getriebeabtriebsdrehzahl werden durch die Ansteuerkreise 26, 28 erfaßt und über das Bussystem 33 dem Jobrechner 24 zur Verfügung gestellt, der die entspre­ chenden Istwerte ermittelt. Die Istwerte werden für die Regelung herangezogen und können über die Anzeige 44 darge­ stellt werden.

Wird ein Fehler in der Fußgassensorik erkannt, so erfolgt durch den Jobrechner 24 eine Warnung an die Bedienungsperson und eine Eintragung in ein Logbuch des Jobrechners 24. Ferner ergeht vom Jobrechner 24 eine Meldung über das Bussystem 33 an die Ansteuerkreise 26, 28 des Motors 32 und des Getriebes 30, die einen Ersatzsteuerkreis in Kraft setzen. Durch den Ersatzsteuerkreis wird die Arbeitsweise des Getriebes dahin­ gehend verändert, daß die Getriebeabtriebsdrehzahl in direk­ ter Abhängigkeit von der Motordrehzahl reguliert wird. Der Jobrechner 24 übergibt dem Getriebe 30 nur noch den per Joy­ stick 14 eingestellten Geschwindigkeitswert, der nicht durch ein Fußgassignal moduliert wird, da letzteres als fehlerhaft erkannt wurde. Die Geschwindigkeitsmodulation per Fußgas er­ folgt dann über die mechanische Verbindung 40 und die dadurch erzeugte Motordrehzahländerung, indem die Motordrehzahlände­ rung durch den Ansteuerkreis 26 erfaßt und über das Bussystem 33 dem Ansteuerkreis 28 des Getriebes 30 mitgeteilt wird, welcher eine entsprechende Abänderung des durch den Joystick 14 vorgegebenen Getriebeabtriebsdrehzahlsollwertes vornimmt. Die Funktionalität des Fußgases stellt sich im Fehlerfall so­ mit dar wie bei einem konventionellen Fahrzeug. Die restli­ chen Bedienungselemente behalten ihre Funktion bei. Insbeson­ dere kann mit der Geschwindigkeitsvorwahl durch den Joystick 14 nach wie vor jede beliebige Fahrzeuggeschwindigkeit ange­ fahren werden.

Stellt der Jobrechner 24 einen Fehler bzw. den Totalausfall der Joystickelektronik fest, so erfolgt eine Warnung an die Bedienungsperson und eine Eintragung in ein Logbuch des Job­ rechners 24. Ferner wird das der Joystickelektronik zugeord­ nete Unterprogramm abgeschaltet, und es ergeht eine Meldung vom Jobrechner 24 über das Bussystem 33 an die Ansteuerkreise 26, 28 des Motors 32 und des Getriebes 30, durch die ein Er­ satzsteuerkreis in Kraft gesetzt wird. Durch den Ersatzsteu­ erkreis wird die Arbeitsweise des Getriebes 30 dahingehend verändert, daß die Getriebeabtriebsdrehzahl in direkter Ab­ hängigkeit von der Motordrehzahl reguliert wird. Der Jobrech­ ner 24 setzt den durch den Joystick 14 eingestellten Ge­ schwindigkeitssollwert auf einen festen Wert, beispielsweise auf O km/h oder auf den letzten korrekt empfangenen bzw. eingestellten Wert. Der Ansteuerkreis 28 des Getriebes 30 bekommt als Sollwert gegebenenfalls nur noch den Retarder­ anteil übergeben, den er mit der durch die Motordrehzahl eingestellten Geschwindigkeit verrechnet. Der gesamte Ge­ schwindigkeitsbereich kann dann über Fußgas bzw. Bremse und Retarder durchfahren werden. Die Funktionalität des Fahr­ zeuges stellt sich somit dar wie bei einem konventionellen Fahrzeug. Die Umschaltung zwischen Vorwärts- und Rückwärts­ fahrt erfolgt hierbei über die Reversiereinrichtung 18. Die Möglichkeit der Konstantprogrammierung entfällt jedoch.

Wird ein Signalfehler bzw. ein Totalausfall der Reversierein­ richtung 18 festgestellt, so erfolgt eine Warnung an die Be­ dienungsperson und eine Eintragung ins Logbuch. Die Rever­ sierfunktion wird außer Kraft gesetzt. Gleichzeitig wird durch ein Ersatzprogramm (Ersatzsteuerkreis) die gleiche Funktionsweise wie in der Stellung Neutral eingestellt, bei der der Joystick 14 den kompletten Geschwindigkeitsbereich von maximaler Vorwärts- bis maximaler Rückwärtsgeschwindig­ keit umfaßt. Die Bedienungsperson kann auch bei diesem Er­ satzprogramm das Fahrzeug jederzeit über die Bremsen zum Stillstand bringen.

Wenn ein Signalfehlerzustand bei der Bremssignalerfassung oder der zugehörigen Elektronik festgestellt wird (z. B. Totalausfall der Pedalelektronik, Pedalweggeber sendet feh­ lerhafte Signale, Grenzwertschalter am Pedalweggeber ist defekt), erfolgt eine Warnung an die Bedienungsperson und eine Eintragung in ein Logbuch des Jobrechners 24. Ferner veranlaßt der Jobrechner 24 eine Stillegung der Retarderfunk­ tion. Der Bedienungsperson steht dann immer noch die hydrau­ lische Hauptbremse 58 zur Verfügung, so daß die Funktionali­ tät des Fahrzeuges erhalten bleibt. In diesem Fall wird die Schaltstellung der Bremslichtschalter 74, 76 herangezogen, um bei einer Bremsbetätigung die Verbindung zwischen Getriebe 30 und der angetriebenen Achse 60 zu unterbrechen.

Ein Fehler oder Ausfall des Jobrechners 24 wird durch Aus­ bleiben der Botschaften bzw. Plausibilitätsbetrachtungen von dem Ansteuerkreis 28 des Getriebes 30 detektiert. Auch in diesem Fall erfolgt eine Warnung an die Bedienungsperson und eine Eintragung in ein Logbuch des Jobrechners 24. Der Job­ rechner 24 wird außer Funktion gesetzt und ein Ersatzsteuer­ kreis wird aktiviert, demgemäß das Getriebe 30 seine Be­ triebsweise so ändert, daß die Getriebeabtriebsdrehzahl in direkter Abhängigkeit von der Motordrehzahl reguliert wird. Alle Sollvorgaben werden auf fest definierte Werte gesetzt, und das Fahrzeug wird nur noch per Fußgas, Handgas (sofern dieses mechanisch mit der Motordrehzahleinstelleinrichtung verbunden ist), und Bremse gefahren. Selbst in diesem ex­ tremen Fehlerfall stellt sich die Funktionalität des Fahr­ zeuges dar wie bei einem konventionellen Fahrzeug.

Auch wenn die Erfindung lediglich anhand eines Ausführungs­ beispiels beschrieben wurde, erschließen sich für den Fach­ mann im Lichte der vorstehenden Beschreibung viele verschie­ denartige Alternativen, Modifikationen und Varianten, die unter die vorliegende Erfindung fallen.

Claims (10)

1. Steuereinrichtung für Kraftfahrzeuge mit Bedienungsele­ menten (10, 12, 14, 16, 18, 20), durch die Betriebsvor­ gaben für eine Antriebsmaschine (32), ein wenigstens teilweise stufenlos verstellbares Getriebe (30) und/oder Bremsen (58) einstellbar sind und denen jeweils eine gesonderte, elektrische Sensorsignale abgebende Abtastelektronik zur Erfassung der Einstellage der Be­ dienungselemente (10, 12, 14, 16, 18, 20) zugeordnet sind, ferner mit wenigstens einer Elektronikeinheit (24), die einzelnen oder mehreren Bedienungselementen (10, 12, 14, 16, 18, 20) zugeordnete Untersteuerkreise zur Verrechnung der Sensorsignale in Stellsignale für die Ansteuerkreise (26, 28) der Antriebsmaschine (32) und/oder des Getriebes (30) enthält, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Elektronikeinheit (24) Mittel auf­ weist, durch die die Sensorsignale und Untersteuer­ kreise auf Vorliegen eines Fehlerzustandes überprüfbar sind, und daß Mittel vorgesehen sind, durch die bei Vorliegen eines Fehlerzustandes der betroffene Unter­ steuerkreis abgeschaltet und/oder ein Ersatzsteuerkreis aktiviert wird, der Sensorsignale wenigstens eines an­ deren Bedienungselementes (10, 12, 14, 16, 18, 20) aus­ wertet, um aus diesen ersatzweise geeignete Stellsigna­ le für die Ansteuerkreise (26, 28) abzuleiten.

2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß als Bedienungselemente wenigstens eine Ge­ schwindigkeits-Vorwahleinrichtung (14) und wenigstens ein Fußgaspedal (12) mit zugeordneten Abtastelektroni­ ken und Untersteuerkreisen vorgesehen sind, wobei durch die Geschwindigkeits-Vorwahleinrichtung (14) eine ge­ wünschte Getriebeabtriebsdrehzahl einstellbar ist, und wobei durch das Fußgaspedal (12) einerseits mittels seines zugeordneten Untersteuerkreises eine Über­ steuerung der Voreinstellung der Getriebeabtriebsdreh­ zahl und andererseits eine unmittelbare Beeinflussung der Antriebsmaschinendrehzahl möglich ist, und daß bei Vorliegen eines Fehlerzustandes der dem Fußgaspedal (12) und/oder der Geschwindigkeits-Vorwahleinrichtung (14) zugeordneten Abtastelektronik und/oder des zuge­ ordneten Untersteuerkreises die Elektronikeinheit (24) die von dem oder den Untersteuerkreisen abgegebenen Stellsignale auf konstante Werte setzt und wenigstens einen Ersatzregelkreis aktiviert, der Änderungen der Antriebsmaschinendrehzahl infolge einer Fußgasbetäti­ gung erfaßt und das Getriebe (30) derart ansteuert, daß die Antriebsmaschinendrehzahl als Kriterium für eine Änderung der Getriebeabtriebsdrehzahl herangezogen wird.

3. Steuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß als Bedienungselemente wenigstens eine Antriebsmaschinendrehzahl-Vorwahleinrichtung (10), der wahlweise eine Abtastelektronik und ein Untersteu­ erkreis zugeordnet ist, und wenigstens ein Fußgashebel (12), dem eine Abtastelektronik und ein Untersteuer­ kreis zugeordnet ist, vorgesehen sind, wobei durch die Antriebsmaschinendrehzahl-Vorwahleinrichtung (10) eine gewünschte Antriebsmaschinendrehzahl einstellbar ist, und wobei durch das Fußgaspedal (12) mittels des zuge­ ordneten Untersteuerkreises eine Übersteuerung der Vor­ einstellung der Antriebsmaschinendrehzahl möglich ist, und daß bei Vorliegen eines Fehlerzustandes der dem Fußgashebel (12) oder der Antriebsmaschinendrehzahl- Vorwahleinrichtung (10) zugeordneten Abtastelektronik und/oder dem jeweils zugeordneten Untersteuerkreis die Elektronikeinheit (24) die von einem der Untersteuer­ kreise abgegebenen fehlerhaften Ausgangssignale auf einen konstanten Wert setzt und wenigstens einen Er­ satzregelkreis aktiviert, der ein Stellsignal für die Antriebsmaschinendrehzahl aus dem fehlerfrei arbeiten­ den Untersteuerkreis ableitet.

4. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß als Bedienungselemente wenig­ stens eine Geschwindigkeits-Vorwahleinrichtung (14) und wenigstens eine Reversiereinrichtung (18) mit zugeord­ neten Abtastelektroniken und Untersteuerkreisen vorge­ sehen sind, wobei durch die Geschwindigkeits-Vorwahl­ einrichtung (14) eine gewünschte Getriebeabtriebsdreh­ zahl zwischen einer maximalen Vorwärts- und einer maxi­ malen Rückwärtsgeschwindigkeit einstellbar ist, und wo­ bei durch die Reversiereinrichtung (18) die jeweilige Fahrtrichtung bei vorgebbarer Fahrzeugsollgeschwindig­ keit umkehrbar ist, und daß bei Vorliegen eines Fehler­ zustandes der der Reversiereinrichtung (18) oder der Geschwindigkeits-Vorwahleinrichtung (14) zugeordneten Abtastelektronik und/oder des jeweils zugeordneten Un­ tersteuerkreises die Elektronikeinheit (24) die von einem der Untersteuerkreise abgegebenen fehlerhaften Stellsignale unterdrückt und durch einen Ersatzregel­ kreis den fehlerfrei arbeitenden Untersteuerkreis als ausschließlichen Vorwärts-Rückwärts-Umschalter akti­ viert.

5. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß als Bedienungselemente wenig­ stens ein Bremspedal (20) mit zugeordneter Abtastelek­ tronik und Untersteuerkreis vorgesehen ist, wobei die Elektronikeinheit (24) das gewonnene Bremssignal derart auswertet, daß in einem ersten Betätigungsbereich des Bremspedals (20) die Übersteuerung einer Voreinstellung der Getriebeabtriebsdrehzahl im Sinne einer Geschwin­ digkeitsreduzierung (Retarder) erfolgt und mit Über­ schreiten eines Schwellwertes, bei dem die Wirkung der Betriebsbremsen einsetzt, das Getriebe (30) geöffnet wird.

6. Steuereinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­ net, daß das Getriebe (30) durch die Elektronikeinheit (24) derart gesteuert wird, daß in einem zweiten Betä­ tigungsbereich des Bremspedals (20), der oberhalb des Schwellwertes liegt, die Getriebeabtriebsdrehzahl syn­ chron zur Fahrgeschwindigkeit mitgeführt wird.

7. Steuereinrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das wenigstens eine Bremspedal (20) mit wenigstens einem Bremslichtschalter (74, 76) in Verbindung steht und daß bei Vorliegen eines Fehlerzu­ standes der dem Bremspedal (20) zugeordneten Abtast­ elektronik und/oder dem zugeordneten Untersteuerkreis die Elektronikeinheit die Retarderfunktion des Getrie­ bes (30) außer Betrieb setzt und einen Ersatzsteuer­ kreis aktiviert, der das Bremslichtsignal als Initial­ ereignis zur Öffnung des Getriebes (30) ansieht.

8. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß die Elektronikeinheit (24) ein Logbuch enthält, in dem jeder erkannte Fehlerzu­ stand eingetragen wird, um später abgerufen zu werden.

9. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß eine optische und/oder aku­ stische Warneinrichtung vorgesehen ist, die an die Be­ dienungsperson das Vorliegen eines Fehlerzustandes mel­ det.

10. Steuereinrichtung nach Anspruche 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Warneinrichtung die Art des Fehler­ zustandes anzeigt und der Bedienungsperson Maßnahmen zu dessen Abhilfe vorschlägt.